CN115356582B - 一种光伏逆变器动态老化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏逆变器动态老化系统,逆变输入接口和逆变输出接口可以匹配对应的光伏逆变器,然后通过逆变器工作时产生的电流经过耦合馈电模块回流到充电桩,对逆变器进行充电,采用隔离变压器与自藕变压相结合,变压器的原边与副边隔离,避免了光伏逆变器再生电能对电网的污柒,副边回路自藕模式,利用光伏逆变器再生电能,在老化时内部自循环供电,减少了原边的电能补充,从而达到节能的目的,保证了用电质量,而通过控制器对电流分析实现动态调整对应整个老化电路的工作参数,可以根据实际老化情况进行更加准确的动态调整以获得更加准确的检测结果。
Description
技术领域
本发明涉及光伏逆变器测试技术,更具体地说,涉及一种光伏逆变器动态老化系统。
背景技术
光伏逆变器作为光伏电源与电网之间的中间关键设备,随着目前能源问题的日益严重,新能源市场越来越受到重视,而光伏逆变器是光伏技术中至关重要且不可或缺的设备,而光伏逆变器在出厂前,由于其内部存在大功率的电子器件,所以由于对器件性能质量的要求,都会进行老化测试,以筛选出失效器件,而老化测试则一般是通过模拟负载并监测光伏逆变器的工作状态,而老化测试中有两个核心问题,第一个是能耗问题,公告号为CN104330746B的中国发明专利就公开了一种节能的逆变器老化测试装置,通过将最后一个DC并联输出模块输出端分别反馈连接到每一个逆变器老化测试单元DC并联输出模块的输入端以补偿电能的损耗,降低逆变器测试过程中的耗电量,并保证老 化测试的有效性,而这种方式需要可调电阻进行干预,同时需要的外部器件仍然较多,且是通过直流输出的形式进行逆变器电能循环,将逆变器输出的交流电转换成直流电再送回逆变器,而这样就对DC输出端的电压要求较高,不能出现欠压的情况,不然会存在电能污染,另一方面,DC并联输出模块输出电能中因逆变或整流电路的器件误差会使电流波形中出现不可靠的谐波,导致逆变器老化测试装置的供电异常。
发明内容
有鉴于此,本发明目的是提供基于交流电能循环的一种光伏逆变器动态老化系统。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种光伏逆变器动态老化系统,包括老化测试电路以及控制器;
所述老化测试电路包括有电网接口、隔离变压器、耦合馈电模块、逆变输出接口、逆变输入接口、充电桩;所述电网接口耦接隔离变压器的原边绕组;所述隔离变压器的副边绕组耦接耦合馈电模块;所述耦合馈电模块包括有馈电输出端以及馈电输入端,所述馈电输出端耦接于充电桩的输入端,所述充电桩的输出端耦接所述逆变输入接口,所述逆变输出接口耦接所述馈电输入端;
所述耦合馈电模块包括动态接入单元、动态接出单元、补偿检测单元,所述动态接入单元一端耦接于馈电输入端,另一端于所述隔离变压器的副边绕组的第一接线区域形成第一动态触点,配置动态接入单元可使馈电输入端和所述隔离变压器的副边绕组中的第一接线区域任意位置导通,所述动态接出单元一端耦接于馈电输出端,另一端于所述隔离变压器的副边绕组的第二接线区域形成第二动态触点,配置动态接出单元可使馈电输出端和所述隔离变压器的副边绕组中的第二接线区域任意位置导通;所述第一接线区域相比于第二接线区域更接近副边绕组的零线耦接点;当所述老化测试电路工作时,所述第二动态触点和第一动态触点之间通过逆变电流、所述零线耦接点和第一动态触点之间通过补偿电流,所述补偿检测单元用于捕获所述补偿电流的补偿电流波形;
所述控制器配置有电流分析策略以及老化测试策略,所述电流分析策略用于根据补偿电流波形生成补偿比对数据集,所述老化测试策略包括响应于补偿比对数据集实时生成测试指令集,所述测试指令集包括接入调节指令以及接出调节指令,所述接入调节指令用于调节第一动态触点的位置,所述接出调节指令用于调节第二动态触点的位置。
进一步的,所述逆变输出接口耦接有动态可调负载,所述测试指令集包括负载调节指令,所述负载调节指令用于调节动态可调负载的阻抗。
进一步的,所述馈电输出端耦接有动态滤波器,所述测试指令集包括滤波调节指令,所述滤波调节指令用于调节动态滤波器的滤波带宽。
进一步的,所述控制器配置有电流特征表以及补偿比对表,所述电流特征表存储有若干电流特征,所述电流分析策略根据电流特征表从所述补偿电流波形中提取电流特征,所述补偿比对表存储有对应若干补偿比对数据集,所述的补偿比对数据集与每一电流特征对应配置有影响关联值,所述电流分析策略配置有补偿比对算法计算每一补偿比对数据集对应的关联优先值,并根据关联优先值确定对应的补偿比对数据集作为电流分析策略的输出。
进一步的,补偿比对算法为,其中,为第x个补偿比对数据集的关联优先值,为第x个补偿比对数据集预设的优先值权重,为第i个电流特征对应的影响关联值,为第i个电流特征对应的具有关联的补偿比对数据集的数量,为补偿比对数据集的总数量,为第y个补偿比对数据集的关联优先值,所述的第y个补偿比对数据集为与第x个补偿比对数据集具有最多共同电流特征的补偿比对数据集,为第y个补偿比对数据集与第x个补偿比对数据集具有共同的电流特征的数量。
进一步的,还包括零线接口,所述零线接口和所述零线耦接点连接。
进一步的,所述老化测试策略包括获取当前光伏逆变器的工作状态信息,并根据光伏逆变器的工作状态信息生成基准特征数据集,将所述基准特征数据集的每一数据项与补偿比对数据集比对生成差值结果数据集,所述控制器配置有指令索引表,所述指令索引表存储有若干测试指令,每一测试指令对应有差值项索引,所述老化测试策略还包括根据差值结果数据集生成差值项索引并获取对应的测试指令以生成测试指令集。
进一步的,所述馈电输出端和充电桩的输入端之间还耦接有熔断器。
进一步的,所述第一动态触点配置为接入分选器,所述接入分选器的输入端耦接馈电输入端,所述接入分选器的输出端在所述变压器的副边绕组的第一接线区域形成若干个接触触点,每一接触触点的位置不同且分别对应不同的绕组匝数;
所述第二动态触点配置为接出分选器,所述接出分选器的输出端耦接馈电输出端,所述接出分选器的输入端在所述变压器的副边绕组的第二接线区形成若干接触触点,每一接触触点位置不同且分别对应不同的绕组匝数。
进一步的,所述补偿检测单元包括设置于动态接入单元的第一电流互感器、设置于动态接出单元的第二电流互感器以及差分放大电路,所述差分放大电路的两个输入端分别耦接第一电流互感器和第二电流互感器,输出端所述补偿电流波形。
本发明技术效果主要体现在以下方面:通过这样设置,通过逆变输入接口和逆变输出接口可以匹配对应的光伏逆变器,然后通过逆变器工作时产生的电流经过耦合馈电模块回流到充电桩,对逆变器进行充电,采用隔离变压器与自藕变压相结合,变压器的原边与副边隔离,避免了光伏逆变器再生电能对电网的污柒,副边回路自藕模式,利用光伏逆变器再生电能,在老化时内部自循环供电,减少了原边的电能补充,从而达到节能的目的,保证了用电质量,而通过控制器对电流分析实现动态调整对应整个老化电路的工作参数,可以根据实际老化情况进行更加准确的动态调整以获得更加准确的检测结果。
附图说明
图1:本发明一种光伏逆变器动态老化系统的老化测试电路原理图;
图2:本发明一种光伏逆变器动态老化系统的控制电路原理图。
附图标记:100、光伏逆变器;201、电网接口;202、隔离变压器;203、控制器;204、逆变输出接口;205、逆变输入接口;206、充电桩;301、动态接入单元;302、动态接出单元;303、补偿检测单元;304、动态可调负载;305、动态滤波器。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步详述,以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
首先,参照图1所示,对本发明的电路构成部分做出说明,一种光伏逆变器100动态老化系统,包括老化测试电路以及控制器203;
所述老化测试电路包括有电网接口201、隔离变压器202、耦合馈电模块、逆变输出接口204、逆变输入接口205、充电桩206;所述电网接口201耦接隔离变压器202的原边绕组;所述隔离变压器202的副边绕组耦接耦合馈电模块;所述耦合馈电模块包括有馈电输出端以及馈电输入端,所述馈电输出端耦接于充电桩206的输入端,所述充电桩206的输出端耦接所述逆变输入接口205,所述逆变输出接口204耦接所述馈电输入端;逆变输入接口205和逆变输出接口204可以安装光伏逆变器100,就可以完成电路的设置,然后配置光伏逆变器100的工作功率,实现老化电路的搭建,而光伏逆变器100的电源是由充电桩206提供,充电桩206的电源是由耦合馈电模块的馈电输出端提供,而电网接口201耦接外部电网,电网输入三相电源至原边绕组,通过隔离变压器202至馈电输出端输出到充电桩206,而当随着逆变器工作产生逆变电流时,直接将三相的逆变电流也通过耦合馈电模块输出到馈电输出端,这样就完成了电路循环,而逆变电流因各种原因产生的损失,可以通过补偿电流进行补偿,保证充电桩206供电可靠,而这样设计相比于背景技术中提出的专利文件而言,无需对电流形式转换成直流电,一方面可以直接通过电网补偿损失,而对比文件专利对应的损失是逐层递增的,另一方面对比文件因为将电流形式转换成直流电,对逆变电路或者整流电路的精度要求较高,不然会导致工作电源受到影响。从另一个角度而言,本发明也不仅仅是将背景技术中的电流形式不发生变化完成自反馈,减少电能损失,其实在通过交流供电的方式中,虽然交流供电存在电能损失较少,且供电可靠性高的效果,但是仍然存在多个问题:1、供电过程中电能损失无法补偿,这样电能质量在工作状态下会逐次递减。2、老化过程中逆变器的异常会直接导致电路无法继续工作或产生较大偏差;3、再生电能对电网会产生污染。4、无法通过多维度信息的测定分析出异常原因。基于上述问题1、3,本发明本发明通过设置隔离变压器202以及耦合馈电模块,这样电网通过隔离变压器202补偿电流,保证供电不会出现损失,另一方面补偿电流在逆变电流缺失的情况下仍然能够带动充电桩206进行工作。再生电流也不会对电网产生污染。基于问题2、4;本发明设计了了对补偿电流的分析,然后控制动作改变整体电路结构,提高老化电路的可靠性,具体如下:
如图1所示,所述耦合馈电模块包括动态接入单元301、动态接出单元302、补偿检测单元303,
所述动态接入单元301一端耦接于馈电输入端,另一端于所述隔离变压器202的副边绕组的第一接线区域形成第一动态触点,配置动态接入单元301可使馈电输入端和所述隔离变压器202的副边绕组中的第一接线区域任意位置导通,还包括零线接口,所述零线接口和所述零线耦接点连接。
所述动态接出单元302一端耦接于馈电输出端,另一端于所述隔离变压器202的副边绕组的第二接线区域形成第二动态触点,配置动态接出单元302可使馈电输出端和所述隔离变压器202的副边绕组中的第二接线区域任意位置导通;所述第一接线区域相比于第二接线区域更接近副边绕组的零线耦接点;电流关系如下,首先逆变电流经过逆变输出接口204流向第二动态触点,然后通过副边绕组到第一动态触点,从馈电输出端输出,而另一边,耦合电网产生的补偿电流由副边绕组的零线耦接点向第二动态触点输出,叠加逆变电流,对充电桩206进行供电。
所述第一动态触点配置为接入分选器,所述接入分选器的输入端耦接馈电输入端,所述接入分选器的输出端在所述变压器的副边绕组的第一接线区域形成若干个接触触点,每一接触触点的位置不同且分别对应不同的绕组匝数;所述第二动态触点配置为接出分选器,所述接出分选器的输出端耦接馈电输出端,所述接出分选器的输入端在所述变压器的副边绕组的第二接线区形成若干接触触点,每一接触触点位置不同且分别对应不同的绕组匝数。具体是在第一接线区和第二接线区的每个对应位置都形成接触触点,然后通过单接入多输出的分选器进行选择具体的触点,分选器的开关可以通过电磁铁进行控制,实现一对多的动态触点的功能,接在不同位置对应的绕组匝数就不同,对应产生的电压范围也不同。
当所述老化测试电路工作时,所述第二动态触点和第一动态触点之间通过逆变电流、所述零线耦接点和第一动态触点之间通过补偿电流,所述补偿检测单元303用于捕获所述补偿电流的补偿电流波形;所述补偿检测单元303包括设置于动态接入单元301的第一电流互感器、设置于动态接出单元302的第二电流互感器以及差分放大电路,所述差分放大电路的两个输入端分别耦接第一电流互感器和第二电流互感器,输出端所述补偿电流波形。如图所示,差分放电电路由Lw1第一交流互感器、Lw2第二交流互感器、Rw1第一差分电阻、Rw2第二差分电阻,Rw3第三差分电阻、Rw4第四差分电阻,放大器Uw1组成,实现对交流互感器的采样电流的差分放大,以获得补偿电流的电流波形,因为补偿电流直接连接副边绕组,不适用直接接互感器,而其他相的差分放大电路的原理相同,再此不做赘述,另一方面,差分放大电路的放大倍数以及可以设置为其他的差分放大电路的电路组成,同样不做局限。而另一方面,为了实现控制,所述逆变输出接口204耦接有动态可调负载304,动态可调负载304在每一相以并联的方式接入电路,通过外部的输入控制电压,可以调节负载的阻抗,动态可调负载304的作用是,可以动态根据实际负载配置,避免再生电流过大,损坏老化电路,所述馈电输出端耦接有动态滤波器305,动态滤波器305具体由,电容Cw1、Cw2、Cw3,以及电阻Rw5、Rw6、Rw7、运算放大器Uw2、Uw3组成,通过调节输入控制电压,可以调节滤波频率范围,而同样,动态滤波器305也可以通过其他电路构成实现,再此不做局限,通过调节不同的滤波范围,可以对谐波噪声起到过滤作用,提高电流质量。所述馈电输出端和充电桩206的输入端之间还耦接有熔断器FU。保护电路正常工作。
参照图2所示,所述控制器203配置有电流分析策略以及老化测试策略,所述电流分析策略用于根据补偿电流波形生成补偿比对数据集,所述控制器203配置有电流特征表以及补偿比对表,所述电流特征表存储有若干电流特征,所述电流分析策略根据电流特征表从所述补偿电流波形中提取电流特征,所述补偿比对表存储有对应若干补偿比对数据集,所述的补偿比对数据集与每一电流特征对应配置有影响关联值,所述电流分析策略配置有补偿比对算法计算每一补偿比对数据集对应的关联优先值,并根据关联优先值确定对应的补偿比对数据集作为电流分析策略的输出。通过这样设置,首先对补偿电流的波形进行分析,分析补偿电流的原因是因为补偿电流最能反映老化电路的工作状况,例如移相、欠压、噪声等情况都会反映在补偿电流的波形中,所以通过分析补偿电流就能对异常情况进行分析,而分析补偿电流的方式是预先对特征进行录入,然后通过比对的方式提取到对应的电流特征,从检索比对表的方式计算最优的补偿比对数据集,补偿比对数据集反映具体的异常情况,因为一个异常波形特征并不能表征一个异常事件,多个不同的异常事件都可能以这个异常波形特征为表征,所以通过对所有波形特征的关联分析,确定实际的异常事件。具体如下:
补偿比对算法为,其中,为第x个补偿比对数据集的关联优先值,为第x个补偿比对数据集预设的优先值权重,为第i个电流特征对应的影响关联值,为第i个电流特征对应的具有关联的补偿比对数据集的数量,为补偿比对数据集的总数量,为第y个补偿比对数据集的关联优先值,所述的第y个补偿比对数据集为与第x个补偿比对数据集具有最多共同电流特征的补偿比对数据集,为第y个补偿比对数据集与第x个补偿比对数据集具有共同的电流特征的数量。
而确定完异常事件(补偿比对数据集)后,就可以根据异常事件生成对应的测试指令,所述老化测试策略包括响应于补偿比对数据集实时生成测试指令集,所述测试指令集包括接入调节指令以及接出调节指令,所述接入调节指令用于调节第一动态触点的位置,所述接出调节指令用于调节第二动态触点的位置。所述测试指令集包括负载调节指令,所述负载调节指令用于调节动态可调负载304的阻抗。所述测试指令集包括滤波调节指令,所述滤波调节指令用于调节动态滤波器305的滤波带宽。所述老化测试策略包括获取当前光伏逆变器100的工作状态信息,并根据光伏逆变器100的工作状态信息生成基准特征数据集,将所述基准特征数据集的每一数据项与补偿比对数据集比对生成差值结果数据集,所述控制器203配置有指令索引表,所述指令索引表存储有若干测试指令,每一测试指令对应有差值项索引,所述老化测试策略还包括根据差值结果数据集生成差值项索引并获取对应的测试指令以生成测试指令集。通过与逆变器期望的理论负载、噪声、匝数比等的比较,对应输出测试指令。
当然,以上只是本发明的典型实例,除此之外,本发明还可以有其它多种具体实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏逆变器动态老化系统,其特征在于:包括老化测试电路以及控制器;
所述老化测试电路包括有电网接口、隔离变压器、耦合馈电模块、逆变输出接口、逆变输入接口、充电桩;所述电网接口耦接隔离变压器的原边绕组;所述隔离变压器的副边绕组耦接耦合馈电模块;所述耦合馈电模块包括有馈电输出端以及馈电输入端,所述馈电输出端耦接于充电桩的输入端,所述充电桩的输出端耦接所述逆变输入接口,所述逆变输出接口耦接所述馈电输入端;
所述耦合馈电模块包括动态接入单元、动态接出单元、补偿检测单元,所述动态接入单元一端耦接于馈电输入端,另一端于所述隔离变压器的副边绕组的第一接线区域形成第一动态触点,配置动态接入单元可使馈电输入端和所述隔离变压器的副边绕组中的第一接线区域任意位置导通,所述动态接出单元一端耦接于馈电输出端,另一端于所述隔离变压器的副边绕组的第二接线区域形成第二动态触点,配置动态接出单元可使馈电输出端和所述隔离变压器的副边绕组中的第二接线区域任意位置导通;所述第一接线区域相比于第二接线区域更接近副边绕组的零线耦接点;当所述老化测试电路工作时,所述第二动态触点和第一动态触点之间通过逆变电流、所述零线耦接点和第一动态触点之间通过补偿电流,所述补偿检测单元用于捕获所述补偿电流的补偿电流波形;
所述控制器配置有电流分析策略以及老化测试策略,所述电流分析策略用于根据补偿电流波形生成补偿比对数据集,所述老化测试策略包括响应于补偿比对数据集实时生成测试指令集,所述测试指令集包括接入调节指令以及接出调节指令,所述接入调节指令用于调节第一动态触点的位置,所述接出调节指令用于调节第二动态触点的位置。
2.如权利要求1所述的一种光伏逆变器动态老化系统,其特征在于:所述逆变输出接口耦接有动态可调负载,所述测试指令集包括负载调节指令,所述负载调节指令用于调节动态可调负载的阻抗。
3.如权利要求1所述的一种光伏逆变器动态老化系统,其特征在于:所述馈电输出端耦接有动态滤波器,所述测试指令集包括滤波调节指令,所述滤波调节指令用于调节动态滤波器的滤波带宽。
4.如权利要求1所述的一种光伏逆变器动态老化系统,其特征在于:所述控制器配置有电流特征表以及补偿比对表,所述电流特征表存储有若干电流特征,所述电流分析策略根据电流特征表从所述补偿电流波形中提取电流特征,所述补偿比对表存储有对应若干补偿比对数据集,所述的补偿比对数据集与每一电流特征对应配置有影响关联值,所述电流分析策略配置有补偿比对算法计算每一补偿比对数据集对应的关联优先值,并根据关联优先值确定对应的补偿比对数据集作为电流分析策略的输出。
6.如权利要求1所述的一种光伏逆变器动态老化系统,其特征在于:还包括零线接口,所述零线接口和所述零线耦接点连接。
7.如权利要求1所述的一种光伏逆变器动态老化系统,其特征在于:所述老化测试策略包括获取当前光伏逆变器的工作状态信息,并根据光伏逆变器的工作状态信息生成基准特征数据集,将所述基准特征数据集的每一数据项与补偿比对数据集比对生成差值结果数据集,所述控制器配置有指令索引表,所述指令索引表存储有若干测试指令,每一测试指令对应有差值项索引,所述老化测试策略还包括根据差值结果数据集生成差值项索引并获取对应的测试指令以生成测试指令集。
8.如权利要求1所述的一种光伏逆变器动态老化系统,其特征在于:所述馈电输出端和充电桩的输入端之间还耦接有熔断器。
9.如权利要求1所述的一种光伏逆变器动态老化系统,其特征在于:所述第一动态触点配置为接入分选器,所述接入分选器的输入端耦接馈电输入端,所述接入分选器的输出端在所述变压器的副边绕组的第一接线区域形成若干个接触触点,每一接触触点的位置不同且分别对应不同的绕组匝数;
所述第二动态触点配置为接出分选器,所述接出分选器的输出端耦接馈电输出端,所述接出分选器的输入端在所述变压器的副边绕组的第二接线区形成若干接触触点,每一接触触点位置不同且分别对应不同的绕组匝数。
10.如权利要求1所述的一种光伏逆变器动态老化系统,其特征在于:所述补偿检测单元包括设置于动态接入单元的第一电流互感器、设置于动态接出单元的第二电流互感器以及差分放大电路,所述差分放大电路的两个输入端分别耦接第一电流互感器和第二电流互感器,输出端所述补偿电流波形。
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